石蠟油分解實驗的再改進

摘要：針對教材中石蠟油分解實驗所存在的問題，經過多次實驗，剖析了問題根源，探究出了碎瓷片所起的實質作用以及影響實驗效果的因素，進而對實驗進行了改進，使裝置更簡單，操作更方便，現象更明顯。

關鍵詞：石蠟油分解實驗；碎瓷片；實驗改進

文章編號：1005–6629（2013）11–0054–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

“石蠟油分解實驗”按人教版教材方法（見圖1）進行實驗[1]，效果不太好：產生的裂化氣很少，酸性KMnO4溶液褪色和溴的CCl4溶液褪色整個過程需要10多分鐘；用排水法幾乎收集不到裂化氣，無法點燃，更不能在導管處直接點燃；裂化氣少且不穩定，褪色過程中有倒流的危險。即發生熱裂化，其裂化氣能使酸性KMNO4溶液或溴的CCl4溶液褪色，溫度的提高固然成了本實驗成功的關鍵。由于普通酒精燈可提供600℃的高溫，碎瓷片是常見的無污染材料，那么溫度的提高還與哪些因素有關呢？有沒有一種更簡捷的改進方法來增強實驗效果呢？筆者經過多次實驗，探究出了影響實驗效果的因素，提出了相應的改進方法。

2 實驗探究

2.1 實驗過程

主要實驗過程及現象見表1。

2.2 實驗分析

（1）從實驗①和②可以看出，盡管加了碎瓷片，但只要石蠟處于沸騰狀態，石蠟未完全氣化，則石蠟油和石蠟蒸氣的溫度都不會升高，只能停留在沸點附近的某個溫度范圍內，達不到裂化所需的溫度，所以沒有裂化氣產生。大部分的石蠟蒸氣在具支試管上端回流，只有極少量的石蠟蒸氣被導出且不穩定，故酸性KMnO4溶液和溴的CCl4溶液都不褪色，也不能看見氣體燃燒，而且還有倒流的危險，證明了碎瓷片沒起催化作用。

（4）從實驗⑤和⑥得知，石蠟蒸氣與碎瓷片共熱產生裂化氣沒有先將碎瓷片升溫后再加入少量石蠟油產生裂化氣的效果好，說明前者升高的溫度沒有后者的高。所以碎瓷片先單獨加熱，具有明顯的升溫效果，當滴入石蠟油，能快速產生裂化氣，能快速看見溶液褪色。氣體連續且持續燃燒，看見明亮的火焰，且有較多的裂化油生成。同時證明碎瓷片具有升溫作用，而且升溫效果與操作順序有關。

2.3 實驗總結

2.3.1 教材實驗效果不好的原因

從上述對比實驗分析得知，教材石蠟油分解實驗效果不好的原因在于：石棉中的石蠟油與碎瓷片幾乎處于共熱狀態，溫度難以升至裂化溫度。如果石棉浸透的石蠟油過多，大量的石蠟蒸氣在管口凝結回流，相當于石蠟油、石蠟蒸氣、碎瓷片共熱，溫度停留在石蠟油沸點附近，相似于實驗①和②，所以沒有裂化氣產生。如果石棉中的石蠟油較少，石蠟油蒸發后蒸氣與碎瓷片一直處于共熱狀態，碎瓷片升溫不明顯，相似于實驗⑤，所以只有少量的裂化氣產生。再加上石棉本身吸熱影響著石蠟油沸點到達的時間，所以都導致整個加熱和褪色過程非常緩慢，有倒流的危險，氣體不能持續地燃燒，也沒有（或較多的）裂化油生成。般需4 min左右）再滴入石蠟油，立即就能產生大量的裂化氣。當反應溫度越高且反應物足夠多時，還能產生裂化油。

3 實驗改進

改進后的實驗采用常見易得的碎瓷片作為升溫劑，且碎瓷片盡量敲成小塊狀，以增大接觸面積。采用普通酒精燈加套燈罩作為加熱工具，操作方便，同時避免了使用噴燈易造成反應容器變形。筆者提供了以下實驗方案。

3.1 步驟及現象

按圖2連接實驗裝置，將約15 g碎瓷片裝入φ18×180 mm的具支試管（體積約占試管的1/3），將套有膠塞的滴管吸入少量石蠟油后塞緊管口，用加防風罩的酒精燈先預熱底部后再集中加熱。約4 min后，滴入3～4滴石蠟油，具支試管上方立即產生大量白霧狀裂化氣，氣體導出通入酸性KMnO4溶液，約1 min后紫色褪去，再通入溴的CCl4溶液，約1 min后紅色褪去。最后接入尖嘴導管，點燃氣體，持續燃燒，呈明亮火焰。停止加熱冷卻后，具支試管上端管壁附有褐色的裂化油，倒出碎瓷片散盡裂化氣后加入酸性KMnO4溶液或溴的CCl4溶液，均能褪色。

3.2 改進后的優點

升溫材料易得易回收，無污染，實驗裝置及操作簡單，實驗現象明顯。不但讓學生對裂化氣的產生和性質有深刻的認識，而且附帶產生的裂化油還可拓展學生的知識，激發學生的興趣。

參考文獻：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學2（必修）[M].北京：人民教育出版社，2004：67.

[2]李同靈，丁偉.石蠟催化裂化演示實驗的改進[J].化學教學，2013，（4）：54.

[3][4]劉懷樂.中學化學實驗與教學研究[M].重慶：西南師范大學出版社，1996：396.